(57)【要約】      （修正有）【課題】光触媒が担体表面に安定的に固定された光触媒フィルターを備え、かつ、光触媒フィルターを容易に交換可能な空気清浄機を提供する。【解決手段】空気清浄機１ｂは、一方に空気流入部１１１と他方に空気排気部１２１を備える筐体１０１と、筐体１０１内に流入した空気が接触する光触媒を担持した光触媒フィルター２１１と、光触媒に紫外線エネルギ−を供給する紫外線照射手段５０１と、空気流入部１１１から空気排気部１２１へ向かう空気の風路を形成するファン３０１と、空気の風路中に設けた除塵フィルター４０１と、を有する。【選択図】図７
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
一方に空気流入部と他方に空気排気部を備える筐体と、
前記筐体内に流入した空気が接触する光触媒を担持した光触媒フィルターと、
前記光触媒に紫外線エネルギーを供給する紫外線照射手段と、
前記空気流入部から前記空気排気部へ向かう前記空気の風路を形成するファンと、
前記空気の風路中に設けた除塵フィルターと、
を有することを特徴とする空気清浄機。
【請求項２】
前記筐体中に、前記ファン、前記除塵フィルター、前記光触媒フィルター、前記紫外線照射手段の順に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の空気清浄機。
【請求項３】
前記筐体は、第１の短側面部と第２の短側面部、長手方向に沿った一対の第１の長側面部と第２の長側面部、及び天面部と底面部を有することを特徴とする請求項１に記載の空気清浄機。
【請求項４】
前記筐体は、前記空気流入部が、少なくとも前記第１の短側面部に形成されており、前記空気排気部が、少なくとも前記第２の短側面部に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の空気清浄機。
【請求項５】
前記空気排気部に設けたプレフィルターを有することを特徴とする請求項４に記載の空気清浄機。
【請求項６】
前記筐体は、前記空気排気部が、前記第１の短側面部に形成されており、前記空気流入部が、少なくとも前記第２の短側面部に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の空気清浄機。
【請求項７】
前記空気流入部に設けたプレフィルターを有することを特徴とする請求項６に記載の空気清浄機。
【請求項８】
前記光触媒フィルターを収納するフィルターケースを有することを特徴とする請求項１に記載の空気清浄機。
【請求項９】
前記フィルターケースは、当該フィルターケースの内側にフィルター係止部を有することを特徴とする請求項８に記載の空気清浄機。
【請求項１０】
前記フィルターケースは、当該フィルターケースと前記筐体の内側とに隙間ができないように、当該筐体の内側の形状に応じて当該フィルターケースの外形が形成されることを特徴とする請求項８に記載の空気清浄機。
【請求項１１】
前記フィルターケースはスポンジ状構造体により形成され、当該フィルターケースの外径が前記筐体の内径より大きいことを特徴とする請求項８に記載の空気清浄機。
【請求項１２】
前記除塵フィルターは、濾材シートと当該濾材シートが取り付けられるフィルター保護枠から構成されることを特徴とする請求項１に記載の空気清浄機。
【請求項１３】
前記濾材シートは、当該濾材シートがジグザグ状に折り畳まれた構造を有することを特徴とする請求項１２に記載の空気清浄機。
【請求項１４】
前記紫外線照射手段は、ＬＥＤランプを有することを特徴とする請求項１に記載の空気清浄機。
【請求項１５】
前記筐体に取り付けられ前記ファンと前記紫外線照射手段が作動することを表示する作動表示部を備えることを特徴とする請求項１に記載の空気清浄機。
【請求項１６】
前記光触媒フィルターは、前記光触媒を担持した多孔質炭化ケイ素構造体から構成されることを特徴とする請求項１に記載の空気清浄機。
【請求項１７】
前記多孔質炭化ケイ素構造体は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を骨格とした三次元多孔質構造体であることを特徴とする請求項１６に記載の空気清浄機。
【請求項１８】
前記多孔質炭化ケイ素構造体は、スポンジ状多孔質構造体と当該スポンジ状多孔質構造体に付着した樹脂及びシリコン粉末を反応焼結したものであることを特徴とする請求項１６に記載の空気清浄機。
【請求項１９】
前記スポンジ状多孔質構造体が発泡ポリウレタンであることを特徴とする請求項１８に記載の空気清浄機。
【請求項２０】
前記樹脂が、フェノール樹脂、フラン樹脂、有機金属ポリマーから選ばれることを特徴とする請求項１８に記載の空気清浄機。
【請求項２１】
前記多孔質炭化ケイ素構造体は、表面に蒸着したケイ素化合物が炭化ケイ素（ＳｉＣ）に転化した炭素繊維の集合体であることを特徴とする請求項１６記載の空気清浄機。
【請求項２２】
前記炭素繊維は、ポリアクリロニトリル系炭素繊維、等方性ピッチ系炭素繊維、異方性ピッチ系炭素繊維、カイノール樹脂系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維、黒鉛繊維、長繊維タイプまたは短繊維タイプのチョプドストランド、ミルドファイバーから選択されることを特徴とする請求項２１に記載の空気清浄機。
【請求項２３】
前記ケイ素化合物は、ハロゲン化ケイ素化合物、水素化ケイ素化合物から選ばれることを特徴とする請求項２１に記載の空気清浄機。
【請求項２４】
前記ケイ素化合物は、塩化ケイ素、臭化ケイ素から選ばれることを特徴とする請求項２１に記載の空気清浄機。
【請求項２５】
前記光触媒は、二酸化チタン（ＴｉＯ２）を含むことを特徴とする請求項１に記載の空気清浄機。
【請求項２６】
前記光触媒は、平均粒径１ｎｍ〜１００ｎｍの粉末状の二酸化チタン（ＴｉＯ２）を含むことを特徴とする請求項１に記載の空気清浄機。
【請求項２７】
前記二酸化チタン（ＴｉＯ２）は、アナターゼ型二酸化チタンを５０質量％以上含むものであることを特徴とする請求項２５または２６に記載の空気清浄機。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、空気清浄機に関する。
【背景技術】
【０００２】
光触媒フィルターを使用する空気清浄機として、例えば、特許文献１には、自動車のエアコンの吹出口に相対するカバー部分を汚染空気の取入口とする清浄機本体の通路内に、プレフィルターと、紫外線等の光源と、触媒面を備える光触媒フィルターと、活性炭フィルターと、必要によりファンと、清浄空気の排出口とを形成する自動車用空気清浄機が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−００７８０６号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
活性炭等の吸着剤を用いる脱臭フィルターを利用する空気清浄機と比較して、光触媒フィルターは空気清浄機の小型化に有効である。光触媒は、例えば、炭素繊維等の適当な担体上に固定化して使用される。
本考案の目的は、光触媒が担体表面に安定的に固定された光触媒フィルターを備え、かつ、光触媒フィルターの交換が容易である空気清浄機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かくして本考案によれば、一方に空気流入部と他方に空気排気部を備える筐体と、前記筐体内に流入した空気が接触する光触媒を担持した光触媒フィルターと、前記光触媒に紫外線エネルギーを供給する紫外線照射手段と、前記空気流入部から前記空気排気部へ向かう前記空気の風路を形成するファンと、前記空気の風路中に設けた除塵フィルターと、を有することを特徴とする空気清浄機が提供される。
【０００６】
ここで、前記筐体中に、前記ファン、前記除塵フィルター、前記光触媒フィルター、前記紫外線照射手段の順に配置されていることが好ましい。
【０００７】
前記筐体は、第１の短側面部と第２の短側面部、長手方向に沿った一対の第１の長側面部と第２の長側面部、及び天面部と底面部を有することが好ましい。
【０００８】
前記筐体は、前記空気流入部が、少なくとも前記第１の短側面部に形成されており、前記空気排気部が、少なくとも前記第２の短側面部に形成されていることが好ましい。
【０００９】
前記筐体は、前記空気排気部が、前記第１の短側面部に形成されており、前記空気流入部が、前記第１の長側面部又は前記第２の長側面部の前記第２の短側面部側、および前記天面部の当該第２の短側面部側にそれぞれ形成されていることが好ましい。
【００１０】
前記光触媒フィルターを収納するフィルターケースを有することが好ましい。
前記フィルターケースは、当該フィルターケースの内側に設けられたフィルター係止部を有することが好ましい。
前記フィルターケースは、当該フィルターケースと前記筐体の内側とに隙間ができないように、当該筐体の内側の形状に応じて当該フィルターケースの外形が形成されることが好ましい。
前記フィルターケースはスポンジ状構造体により形成され、当該フィルターケースの外径が前記筐体の内径より大きいことが好ましい。
【００１１】
前記除塵フィルターは、濾材シートと当該濾材シートが取り付けられるフィルター保護枠から構成されることが好ましい。
前記濾材シートは、当該濾材シートがジグザグ状に折り畳まれた構造を有することが好ましい。
【００１２】
前記紫外線照射手段は、ＬＥＤランプを有することが好ましい。
前記筐体に取り付けられ前記ファンと前記紫外線照射手段が作動することを表示する作動表示部を備えることが好ましい。
前記空気流入部に設けたプレフィルターを有することが好ましい。
【００１３】
前記光触媒フィルターは、前記光触媒を担持した多孔質炭化ケイ素構造体から構成されることが好ましい。
【００１４】
前記多孔質炭化ケイ素構造体は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を骨格とした三次元多孔質構造体であることが好ましい。
前記多孔質炭化ケイ素構造体は、スポンジ状多孔質構造体と当該スポンジ状多孔質構造体に付着した樹脂及びシリコン粉末を反応焼結したものであることが好ましい。
前記スポンジ状多孔質構造体が発泡ポリウレタンであることが好ましい。
前記樹脂が、フェノール樹脂、フラン樹脂、有機金属ポリマーから選ばれることが好ましい。
【００１５】
前記多孔質炭化ケイ素構造体は、表面に蒸着したケイ素化合物が炭化ケイ素（ＳｉＣ）に転化した炭素繊維の集合体であることが好ましい。
前記炭素繊維は、ポリアクリロニトリル系炭素繊維、等方性ピッチ系炭素繊維、異方性ピッチ系炭素繊維、カイノール樹脂系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維、黒鉛繊維、長繊維タイプまたは短繊維タイプのチョプドストランド、ミルドファイバーから選択されることが好ましい。
前記ケイ素化合物は、ハロゲン化ケイ素化合物、水素化ケイ素化合物から選ばれることが好ましい。
前記ケイ素化合物は、塩化ケイ素、臭化ケイ素から選ばれることが好ましい。
【００１６】
前記光触媒は、二酸化チタン（ＴｉＯ２）を含むことが好ましい。
前記光触媒は、平均粒径１ｎｍ〜１００ｎｍの粉末状の二酸化チタン（ＴｉＯ２）を含むことが好ましい。
前記二酸化チタン（ＴｉＯ２）は、アナターゼ型二酸化チタンを５０質量％以上含むものであることが好ましい。
【考案の効果】
【００１７】
本考案によれば、光触媒が担体表面に安定的に固定された光触媒フィルターを備え、かつ、光触媒フィルターの交換が容易な空気清浄機が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施の形態にかかる空気清浄機１を説明する図である。
【図２】第１の実施の形態にかかる空気清浄機１の筐体１０を説明する図である。
【図３】第１の実施の形態にかかる空気清浄機１における空気の風路を説明する分解斜視図である。
【図４】第１の実施の形態にかかる空気清浄機１におけるフィルターカートリッジ２０を説明する分解斜視図である。図４（ａ）は、フィルターカートリッジ２０を構成するフィルターケース２２と光触媒フィルター２１を説明する概要図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すフィルターカートリッジ２０をＸ−Ｘ方向から見たフィルターケース２２の正面図である。
【図５】第２の実施の形態にかかる空気清浄機１ａを説明する図である。
【図６】第２の実施の形態にかかる空気清浄機１ａにおけるフィルターカートリッジ２０ａを説明する分解斜視図である。図６（ａ）は、フィルターカートリッジ２０ａを構成するフィルターケース２２ａと光触媒フィルター２１ａを説明する概要図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すフィルターカートリッジ２０ａをＡ−Ａ方向から見たフィルターケース２２ａの断面概要図である。図６（ｃ）は、図６（ａ）に示すフィルターカートリッジ２０ａをＢ−Ｂ方向から見たフィルターケース２２ａの正面図である。
【図７】第３の実施の形態にかかる空気清浄機１ｂを説明する図である。
【図８】第３の実施の形態にかかる空気清浄機１ｂの筐体１０１を説明する図である。
【考案を実施するための形態】
【００１９】
以下、本考案の実施の形態について詳細に説明する。尚、本考案は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することが出来る。また、使用する図面は本実施の形態を説明するためのものであり、実際の大きさを表すものではない。
【００２０】
＜第１の実施の形態にかかる空気清浄機１＞
図１は、第１の実施の形態にかかる空気清浄機１を説明する図である。図２は、第１の実施の形態にかかる空気清浄機１の筐体１０を説明する図である。以下、図１及び図２に基づき空気清浄機１を説明する。
図１に示すように、空気清浄機１は、一方に空気流入部１１と他方に空気排気部１２を備え当該空気流入部１１から当該空気排気部１２へ空気の風路が形成される筐体１０と、筐体１０内の風路に設けられフィルターケース２２内に光触媒フィルター２１を収納したフィルターカートリッジ２０と、空気流入部１１から筐体１０内に空気を吸引しフィルターカートリッジ２０内の光触媒フィルター２１に当該空気を吹き込むファン３０と、ファン３０とフィルターカートリッジ２０の間に設けられた除塵フィルター４０とを有する。さらに、空気排気部１２側から光触媒フィルター２１に紫外線エネルギーを供給する紫外線照射手段５０が筐体１０内に設けられている。
【００２１】
空気清浄機１は、ファン３０により吸引された空気が空気流入部１１から筐体１０中に入り、次いで、除塵フィルター４０によって塵埃が取り除かれた空気がフィルターケース２２に収納された光触媒フィルター２１に接触し、空気排気部１２から出るようになっている。ここで、紫外線照射手段５０のＬＥＤランプ５１の光（紫外線）が光触媒フィルター２１に照射され、空気に含まれる有機物（例えば、悪臭の原因物質、インフルエンザウイルス、コロナウイルス等のウイルスや浮遊菌、花粉、タバコの煙等）が光触媒フィルター２１の光触媒により分解される。光触媒フィルター２１および光触媒については後述する。
【００２２】
紫外線照射手段５０は、紫外線エネルギーを供給するＬＥＤランプ５１を取り付けたスタンド５２と外部電源と接続する接続コード５３とを備えている。本実施の形態では、紫外線照射手段５０は、空気排気部１２が形成された筐体１０の第２の短側面部１０ｆ側から光触媒フィルター２１に波長２００ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線を照射している。本実施の形態では、ＬＥＤランプ５１に使用する発光ダイオードとして、ナイトライド・セミコンダクター株式会社製ＮＳ３７５Ｌ−５ＲＬＬ（発光波長３７５ｎｍ〜３８０ｎｍ、発光出力８．４ｍＷ〜１４．０ｍＷ）を採用している。
【００２３】
本実施の形態では、空気清浄機１の筐体１０に、ファン３０と紫外線照射手段５０が作動することを表示する動作インジケータ６０が取り付けられている。ファン３０、紫外線照射手段５０および動作インジケータ６０は、接続コード３１,５３,６１を介して筐体１０に設けた電源コネクト部７０に接続し、さらに、筐体１０外に設けた電源システム８０（電源コード８１、コネクタａ８２、電源コード８３、コネクタｂ８４）を介してＡＣ電源９０に接続する。
【００２４】
次に、図２に示すように、筐体１０は、空気の流入側である第１の短側面部１０ｅと空気の排気側である第２の短側面部１０ｆ、長手方向に沿った一対の第１の長側面部１０ｃと第２の長側面部１０ｄ、及び天面部１０ａと底面部１０ｂの６つの面で構成される直方体の形状を有している。
【００２５】
次に、複数の空気流入部１１が、筐体１０の第１の短側面部１０ｅ、一対の第１の長側面部１０ｃと第２の長側面部１０ｄ、天面部１０ａと底面部１０ｂの第１の短側面部１０ｅ側の５箇所にそれぞれ形成されている。
【００２６】
さらに、複数の空気排気部１２が、筐体１０の第２の短側面部１０ｆ、一対の第１の長側面部１０ｃと第２の長側面部１０ｄ、および天面部１０ａと底面部１０ｂの第２の短側面部１０ｆ側の５箇所にそれぞれ形成されている。
【００２７】
本実施の形態が適用される空気清浄機１の筐体１０は、直方体形状の４つの面（第１の長側面部１０ｃ、第２の長側面部１０ｄ、天面部１０ａ、底面部１０ｂ）の空気の流入側と空気の排気側とに、それぞれ複数の空気流入部１１と空気排気部１２とが形成されている。これにより、空気清浄機１を使用する際、必要に応じて横置きまたは縦置きを選択することができる。
【００２８】
尚、空気流入部１１と空気排気部１２の形状は特に限定されないが、本実施の形態では筐体１０の各面に、円形状の穴が複数形成されている。さらに、矩形状、縦方向または横方向に細長く形成されたスリット状の形状等が挙げられる。また、空気流入部１１と空気排気部１２の配列は特に限定されず、例えば、複数の穴が縦方向または横方向に並んだものを一列としてこれを複数列に配置したもの、放射状に配置したもの等が挙げられる。さらに、複数の穴をランダムに配置してもよい。
【００２９】
第１の実施の形態にかかる空気清浄機１の筐体１０の空気排気部１２には、筐体１０の内側からプレフィルター１２ａが取り付けられている。プレフィルター１２ａを取り付けることにより、空気排気部１２から筐体１０内への粗塵の侵入を防ぐことができ、光触媒フィルター２１を保護することが可能となる。プレフィルター１２ａを構成する材料は特に限定されないが、例えば、ポリエステル製不織布フィルター、ガラス繊維フィルター、セルロース製濾紙等が挙げられる。
【００３０】
図３は、第１の実施の形態にかかる空気清浄機１における空気の風路を説明する分解斜視図である。空気清浄機１は、空気流入側に設けたファン３０により吸引された空気が除塵フィルター４０、フィルターカートリッジ２０に収納された光触媒フィルター２１を通過して空気排気側に排出されるように空気の風路が形成される。
フィルターカートリッジ２０は、光触媒フィルター２１と当該光触媒フィルター２１を収納するフィルターケース２２から構成されている。フィルターケース２２の形状は特に限定されないが、例えば、円柱形状、矩形状等が挙げられる。さらに、フィルターケース２２の形状は、筐体１０の形状に応じて任意の形状を採用することができる。とくに、フィルターカートリッジ２０と筐体１０の内側とに隙間ができないようにフィルターケース２２を形成することが好ましい。本実施の形態では、光触媒フィルター２１を収納可能であり、空気の流入側と空気の排気側とが開放された円柱形状を採用している。なお、この場合、例えば、スポンジ状構造体等を使用して、筐体１０の内側とフィルターケース２２との隙間を埋めることが好ましい。これにより、筐体１０内で、光触媒フィルター２１に接触する前の空気と、光触媒フィルター２１により清浄化された空気との混在を防止できる。
【００３１】
また、フィルターケース２２を構成する材料は特に限定されないが、例えば、メンブランフィルター、ガラス繊維フィルター、セルロース製濾紙等が挙げられる。また、例えば発泡ポリウレタン等のスポンジ状構造体も使用できる。本実施の形態では、メンブランフィルターを採用している。
【００３２】
除塵フィルター４０は、濾材シート４２と当該濾材シート４２が取り付けられるフィルター保護枠４１から構成される。除塵フィルター４０は空気の流入側から取り入れられた空気中の粗塵を除去し、２段目に設けた光触媒フィルター２１の効果を長時間保つために設けられている。
【００３３】
濾材シート４２を構成するフィルター濾材の材料は特に限定されないが、例えば、ガラス繊維、不織布、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリオレフィン繊維、レーヨン繊維等が挙げられる。濾材シート４２の形状は特に限定されないが、例えば、平面状、ジグザグ状等が挙げられる。本実施の形態では、中性能／ＭＥＰＡフィルター（Ｍｅｄｉｕｍ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ａｉｒｆｉｌｔｅｒ）がジグザグ状に折り畳まれたフィルター濾材を採用している。
【００３４】
フィルター保護枠４１の形状は濾材シート４２の取り付けが可能であれば特に限定されないが、筐体１０の形状に応じて除塵フィルター４０と筐体１０の内側とに隙間ができないように形成することが好ましく、例えば、矩形状にすることが好ましい。また、必要に応じて、フィルター保護枠４１の外側を発泡ポリウレタン等のスポンジ状構造体により覆うことにより、筐体１０との密着性を高めることができる。
【００３５】
図４は、第１の実施の形態が適用される空気清浄機１におけるフィルターカートリッジ２０を説明する分解斜視図である。
図４（ａ）は、フィルターカートリッジ２０を構成するフィルターケース２２と光触媒フィルター２１を説明する概要図である。図４（ａ）に示すように、フィルターカートリッジ２０は、光触媒フィルター２１と当該光触媒フィルター２１を収納するフィルターケース２２とから構成されている。円柱状の形状のフィルターケース２２の内側には、収納された光触媒フィルター２１を固定するためのフィルター係止部２３が設けられている。
【００３６】
図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すフィルターカートリッジ２０をＸ−Ｘ方向から見たフィルターケース２２の正面図である。図４（ｂ）に示すように、フィルターケース２２に収納された光触媒フィルター２１は、フィルター係止部２３によってフィルターケース２２に固定される。これにより、光触媒フィルター２１の取り付けや交換が容易になる。
【００３７】
フィルター係止部２３の形状は特に限定されないが、例えば、フィルターケース２２の内側に頂点を有する三角形、台形、長方形、正方形等が挙げられ、本実施の形態では、三角形を採用している。フィルター係止部２３の個数は少なくとも２個が好ましい。本実施の形態では、フィルターケース２２の内側に、均等な間隔を設けた４個のフィルター係止部２３を一列として、これを２列として合計８個のフィルター係止部２３を設けている。
【００３８】
＜第２の実施の形態にかかる空気清浄機１ａ＞
図５は、第２の実施の形態にかかる空気清浄機１ａを説明する図である。
第２の実施の形態にかかる空気清浄機１ａは、フィルターカートリッジ２０ａが矩形状のフィルターケース２２ａを有している点を除き、その他の構成は図１に示す第１の実施の形態にかかる空気清浄機１と同様なので、図１と同じ符号を用いその説明は省略する。
【００３９】
図５に示すように、第２の実施の形態にかかる空気清浄機１ａのフィルターカートリッジ２０ａは、矩形状のフィルターケース２２ａを有している。本実施の形態では、筐体１０の内側の形状に応じてフィルターケース２２ａを矩形状に形成することにより、フィルターカートリッジ２０ａと筐体１０の内側とに隙間ができないようにしている。
【００４０】
フィルターケース２２ａを構成する材料は特に限定されないが、本実施の形態では、発泡ポリウレタン等のスポンジ状構造体を採用している。スポンジ状構造体を採用してフィルターケース２２ａを構成することにより、フィルターカートリッジ２０ａと筐体１０の内側とに隙間ができないので、光触媒フィルター２１ａの光触媒による有害な有機物の分解が効率良く行われる。さらに、光触媒フィルター２１ａに接触する前の空気と光触媒フィルター２１ａに接触して清浄化された空気とが、筐体１０中で混在することが防止される。
【００４１】
さらに、本実施の形態では、スポンジ状構造体による矩形状のフィルターケース２２ａの高さ及び幅を、筐体１０の内径（高さ及び幅）より大きくすることが好ましい。これにより、フィルターカートリッジ２０ａと筐体１０の内側との密着性が高められる。また、フィルターカートリッジ２０ａと筐体１０の内側との密着性を高めるために、筐体１０の内側にフィルターケース２２ａの大きさに応じて段差を設けて固定することが好ましい。
【００４２】
図６は、第２の実施の形態にかかる空気清浄機１ａにおけるフィルターカートリッジ２０ａを説明する分解斜視図である。
図６（ａ）は、フィルターカートリッジ２０ａを構成するフィルターケース２２ａと光触媒フィルター２１ａを説明する概要図である。図６（ａ）に示すように、本実施の形態では、フィルターカートリッジ２０ａは、光触媒フィルター２１ａとスポンジ状構造体からなる矩形状のフィルターケース２２ａから構成されている。フィルターケース２２ａは光触媒フィルター２１ａを収納可能であり、空気の流入側と空気の排気側とが矩形状に開放されており、光触媒フィルター２１ａが収納されている。
【００４３】
図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すフィルターカートリッジ２０ａをＡ−Ａ方向から見たフィルターケース２２ａの断面概要図である。図６（ｂ）に示すように、フィルターケース２２ａは、フィルター収納部２４の入口側及び出口側の端部がそれぞれ内側に張り出したフィルター係止部２３ａを有している。フィルター係止部２３ａが形成されることにより、フィルター収納部２４の入口及び出口の高さＨｏが、フィルター収納部２４の中央部の高さＨｉより小さくなっている。
【００４４】
図６（ｃ）は、図６（ａ）に示すフィルターカートリッジ２０ａをＢ−Ｂ方向から見たフィルターケース２２ａの正面図である。図６（ｃ）に示すように、フィルターケース２２ａのフィルター収納部２４の入口及び出口は、フィルター係止部２３ａが形成されていることにより、フィルター収納部２４の中央部より狭くなっている。これにより、フィルター収納部２４に収納された光触媒フィルター２１ａはフィルターケース２２ａに固定される。
【００４５】
＜第３の実施の形態にかかる空気清浄機１ｂ＞
図７は、第３の実施の形態にかかる空気清浄機１ｂを説明する図である。さらに、図８は、第３の実施の形態にかかる空気清浄機１ｂの筐体１０１を説明する図である。以下、図７および図８に基づき空気清浄機１ｂを説明する。
【００４６】
本実施の形態が適用される空気清浄機１ｂの筐体１０１は、第１の短側面部１０１ｅと第２の短側面部１０１ｆ、長手方向に沿った一対の第１の長側面部１０１ｃと第２の長側面部１０１ｄ、及び天面部１０１ａと底面部１０１ｂの６つの面で構成される直方体の形状を有している。そして、第２の短側面部１０１ｆから第１の短側面部１０１ｅに向かって、紫外線照射手段５０１、光触媒フィルター２１１、除塵フィルター４０１、ファン３０１が配置されている。なお、本実施の形態では、筐体１０１のサイズは特に限定されないが、例えば、長手方向の長さ１４０ｍｍ〜２００ｍｍ、高さ６０ｍｍ〜１２０ｍｍ、幅７０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲である。
【００４７】
前述の第１の実施の形態（図１及び図２参照）と異なり、本実施の形態が適用される空気清浄機１ｂの筐体１０１には、空気排気部１２１が、第１の短側面部１０１ｅに形成されている。さらに、空気流入部１１１が、第２の短側面部１０１ｆ、第１の長側面部１０１ｃの第２の短側面部１０１ｆ側、および天面部１０１ａの第２の短側面部１０１ｆ側の３箇所にそれぞれ形成されている。空気流入部１１１の面積は特に限定されないが、本実施の形態では、例えば、筐体１０１の３箇所に形成された空気流入部１１１の総面積は８００ｍｍ２〜１２００ｍｍ２、好ましくは９００ｍｍ２〜１０００ｍｍ２の範囲である。
【００４８】
そして、空気流入部１１１から筐体１０１に流入した空気が、フィルターカートリッジ２０１に収納された光触媒フィルター２１１と、除塵フィルター４０１を通過して、ファン３０１により第１の短側面部１０１ｅに形成した空気排気部１２１から排出されるように空気の風路が形成される。本実施の形態では、例えば、筐体１０１の第１の短側面部１０１ｅに形成した空気排気部１２１の総面積は５００ｍｍ２〜７００ｍｍ２、好ましくは５５０ｍｍ２〜６５０ｍｍ２の範囲である。
【００４９】
空気清浄機１ｂは、空気が空気流入部１１１から筐体１０１中に入り、フィルターケース２２１に収納された光触媒フィルター２１１に接触する。このとき、紫外線照射手段５０１のＬＥＤランプ５１１の光（紫外線）が光触媒フィルター２１１に照射され、空気に含まれるウイルス等の有機物が光触媒フィルター２１１の光触媒により分解される。次いで、光触媒フィルター２１１を通過した空気は除塵フィルター４０１によって塵埃が取り除かれ、ファン３０１によって空気排気部１２１から出るようになっている。
【００５０】
紫外線照射手段５０１は、４個のＬＥＤランプ５１１が取り付け基板５２１に取り付けられて光触媒フィルター２１１の光触媒に紫外線エネルギーを供給する。
フィルターカートリッジ２０１は、光触媒フィルター２１１とフィルターケース２２１から構成されている。本実施の形態では、フィルターケース２２１は、発泡ポリウレタン等のスポンジ状構造体を用いて形成されている。そして、図６に示した空気清浄機１ａのフィルターケース２２ａと同様に、フィルターケース２２１のフィルター収納部２４１の入口及び出口は、フィルター収納部２４１の中央部より狭くなるように形成されている。これにより、フィルター収納部２４１に収納された光触媒フィルター２１１はフィルターケース２２１に固定される。
【００５１】
さらに、スポンジ状構造体を採用することにより、フィルターケース２２１と筐体１０１の内側とに隙間ができないように、筐体１０１の内側の形状に応じてフィルターケース２２１の外形が形成される。この場合、スポンジ状構造体による矩形状のフィルターケース２２１の高さ及び幅を、筐体１０１の内径（高さ及び幅）より大きくすることが好ましい。これにより、フィルターカートリッジ２０１と筐体１０１の内側との密着性を高めることができる。さらに、光触媒フィルター２１１に接触する前の空気と光触媒フィルター２１１に接触して清浄化された空気とが、筐体１０１中で混在することが防止される。また、光触媒フィルター２１１の光触媒による有害な有機物の分解が効率良く行われ、光触媒により清浄化された空気が効率良く排気される。
【００５２】
除塵フィルター４０１は、濾材シート４２１とフィルター保護枠４１１から構成されており、本実施の形態では、濾材シート４２１として、ポリエステル製不織布フィルター、ガラス繊維フィルター、セルロース製濾紙等のフィルター濾材を採用している。また、本実施の形態では、フィルター保護枠４１１と筐体１０１の内側とに隙間ができないように、例えば、スポンジ状構造体等を使用して、筐体１０１の内側とフィルター保護枠４１１との隙間を埋めることが好ましい。
【００５３】
ファン３０１は、本実施の形態では軸流ファンを採用している。また、動作インジケータ６０１が天面部１０１ａの第２の短側面部１０１ｆ側に取り付けられている。ファン３０１には接続コード３１１を介して、また、動作インジケータ６０１には接続コード６１１を介して、それぞれ筐体１０の外部に設けた所定の電源（図示せず）から電力が供給されている。
【００５４】
本実施の形態では、プレフィルター１１２が、空気流入部１１１の筐体１０１の内側から取り付けられ、空気流入部１１１から筐体１０１中に流入する空気に含まれる塵埃や大きなゴミを除去している。これにより、光触媒フィルター２１１が保護される。プレフィルター１１２を構成する材料は特に限定されないが、例えば、ポリエステル製不織布フィルター、ガラス繊維フィルター、セルロース製濾紙等が挙げられる。
【００５５】
また、筐体１０１には、４個のゴム脚９３が底面部１０１ｂの四隅に取り付けられている。本実施の形態では、ゴム脚９３の厚さは２．５ｍｍである。さらに、電源スイッチ９１とマイクロＵＳＢコネクト部９２が、第２の長側面部１０１ｄの第２の短側面部１０１ｆ側に取り付けられる。
【００５６】
＜光触媒フィルター２１,２１ａ,２１１＞
次に、空気清浄機１,１ａ,１ｂに使用される光触媒フィルター２１,２１ａ,２１１について説明する。本実施の形態において使用する光触媒フィルター２１,２１ａ,２１１は、多孔質炭化ケイ素構造体に光触媒を固定化（担持）させることにより形成される。以下、多孔質炭化ケイ素構造体と光触媒について説明する。
【００５７】
＜多孔質炭化ケイ素構造体＞
本実施の形態における多孔質炭化ケイ素構造体は、１）炭化ケイ素（ＳｉＣ）を骨格とした三次元多孔質構造体（事例１）と、２）表面に蒸着処理されたケイ素化合物が炭化ケイ素に転化した炭素繊維の集合体（事例２）と、が挙げられる。
【００５８】
（事例１）
多孔質炭化ケイ素構造体の事例１である「炭化ケイ素（ＳｉＣ）を骨格とした三次元多孔質構造体」は、例えば、スポンジ状多孔質構造体の有形骨格に、炭素源としての樹脂とシリコン粉末を混合したスラリー（Ｓｉスラリー）を含浸させた後、約７０℃で１２時間程度乾燥することにより得られる。このとき、スラリー液が連続気孔部を塞がない程度にスラリー液を絞ることが好ましい。
【００５９】
スポンジ状多孔質構造体としては、例えば、発泡ポリウレタン等が挙げられる。Ｓｉスラリーの樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、フラン樹脂、有機金属ポリマー等が挙げられる。なお、必要に応じて炭素粉末、黒鉛粉末、カーボンブラック、骨材、酸化防止剤等の添加剤を添加する。
【００６０】
シリコン粉末としては、平均粒径が１μｍ〜１０μｍ程度の微粉末が特に好ましい。また、Ｓｉスラリーの分散媒には、メチルアルコール、エチルアルコール等が挙げられる。
【００６１】
次に、スラリー液に含浸後乾燥したスポンジ状多孔質構造体を、真空又はアルゴン等の不活性雰囲気下において、９００℃〜１，３５０℃程度の温度で炭素化する。これによって炭素化した多孔質構造体が得られる。この多孔質構造体は、フェノール樹脂の炭素化による炭素部分とシリコン粉末が混合した炭素化複合体である。続いて、この炭素化した多孔質構造体は、真空又はアルゴン等の不活性雰囲気下において、１，３５０℃以上の温度で焼成処理し、炭素とシリコンとを反応させ、炭化ケイ素（ＳｉＣ）が多孔質構造体の有形骨格部分に形成された多孔質構造焼結体を得る。さらに、この多孔質構造焼結体は、真空又は不活性化雰囲気下で１，３００℃〜１，８００℃程度の温度における加熱により、有形骨格上にシリコンを溶融含浸した多孔質炭化ケイ素構造体が得られる。
【００６２】
なお、本実施の形態では、多孔質炭化ケイ素構造体の製造において使用するシリコン粉末のシリコン（Ｓｉ）とフェノール樹脂等の炭素（Ｃ）との混合の割合は、シリコン（Ｓｉ）と炭素（Ｃ）との原子比がＳｉ／Ｃ＝０．０５〜４になるように選ぶのが望ましい。
【００６３】
（事例２）
多孔質炭化ケイ素構造体の事例２である「表面に蒸着処理されたケイ素化合物が炭化ケイ素に転化した炭素繊維の集合体」は、炭素繊維に、ケイ素化合物を用いる化学気相蒸着法（ＣＶＤ法：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）による蒸着処理を行い、炭素繊維の表面が、炭素繊維とケイ素化合物との反応により、炭化ケイ素（ＳｉＣ）に転化することにより得られる。炭化ケイ素の転化が炭素繊維の表面に止まることにより、炭素繊維の機械的強度等を保持しつつ、後述する光触媒の担持する担体として使用することができる。
【００６４】
炭素繊維は、一般に樹脂等の補強材に用いられる公知のものならば特に限定されない。具体的には、例えば、ポリアクリロニトリル系炭素繊維、等方性ピッチ系炭素繊維、異方性ピッチ系炭素繊維、カイノール樹脂系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維、黒鉛繊維等が挙げられる。また、長繊維タイプまたは短繊維タイプのチョプドストランド、ミルドファイバー等から選択される。
【００６５】
炭素繊維は、成形時等の繊維折損を抑えるため高強度・高伸度タイプのものを用いることが望ましい。本実施の形態では、通常、引張強度が３，５００ＭＰａ以上、引張弾性率が３００ＧＰａ以下、破断伸度が１．４％以上である炭素繊維が好ましい。
炭素繊維は、１種を単独で使用、または２種以上を併用してもよい。
【００６６】
ケイ素化合物としては、例えば、フッ化ケイ素、塩化ケイ素、臭化ケイ素、ヨウ化ケイ素等のハロゲン化ケイ素化合物；シラン（ＳｉＨ４）等の水素化ケイ素化合物等が挙げられる。これらの中でも、塩化ケイ素、臭化ケイ素が好ましい。
【００６７】
塩化ケイ素としては、例えば、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）、ヘキサクロルジシラン、オクタクロルトリシラン、デカクロルトリシラン、ドデカクロルペンタシラン等が挙げられる。また、クロルシラン（ＳｉＨ３Ｃｌ）、ジクロルシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）、トリクロルシラン（ＳｉＨＣｌ３）等のシラン誘導体が挙げられる。
【００６８】
臭化ケイ素としては、四臭化ケイ素（ＳｉＢｒ４）、六臭化二ケイ素、八臭化三ケイ素、十臭化四ケイ素等が挙げられる。さらに、臭化三塩化ケイ素、二臭化二塩化ケイ素、三臭化塩化ケイ素、ヨウ化三塩化ケイ素、塩化硫化水素ケイ素、ヘキサクロルジシロキサン等も挙げられる。これらのなかでも、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）が特に好ましい。
【００６９】
ＣＶＤ法によるＳｉＣの生成温度は、１，０００℃〜１，８００℃である。圧力は４０ｋＰａ〜１００ｋＰａの範囲である。減圧下で処理すると、ＳｉＣの核生成温度が低下する傾向がある。また、析出速度が早くなる傾向がある。蒸着処理の温度が過度に高温の場合、炭素繊維の全体が炭化ケイ素に転化し、機械的強度が低下する傾向がある。
【００７０】
（光触媒）
本実施の形態で使用する光触媒は、例えば、フィルターとして使用する場合、浄化対象としての室内や自動車内等の空気中に含まれる有機物（例えば、悪臭の原因物質、インフルエンザウイルス、コロナウイルス等の浮遊菌、花粉、タバコの煙等）を酸化分解による光触媒反応が可能な金属酸化物が挙げられ、特に限定されるものではない。
【００７１】
光触媒の具体例としては、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ２）（例えば、アナターゼ型二酸化チタン、ルチル型二酸化チタン、ブルッカイト型二酸化チタン）が挙げられる。なかでも、活性酸化チタンとしては、アナターゼ結晶の微粒子が好ましく、アナターゼ型二酸化チタンを５０質量％以上含んでいるものが好ましい。尚、これらの化合物は、複数種を適宜混合して用いてもよい。
【００７２】
さらに、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化セリウム（Ｃｅ２Ｏ３）、酸化テルビウム（Ｔｂ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化エルピウム（Ｅｒ２Ｏ３）、タンタル酸カリウム（ＫＴａＯ３）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、［Ｒｕ（ｂｐｙ）３］２＋、Ｃｏ錯体等が挙げられる。また、酸化錫、酸化鉛、酸化第二鉄等を含んでいても良い。
【００７３】
光触媒は、粉末状、塊状、粒状、平板状、繊維状等の様々な形態のものを用いることができる。本実施の形態では、平均粒径１ｎｍ〜１００ｎｍの粉末状の二酸化チタンを使用している。光触媒担持炭素繊維に担持された光触媒の量は特に限定されない。本実施の形態では、０．０１％〜９９．９％の範囲で調製される。
【００７４】
尚、光触媒は、光を吸収することにより触媒作用を示す物質の総称である。この触媒作用は、通常の触媒では困難な化学反応を常温で引き起こし、化学物質の自由エネルギーを増加させる（光エネルギーを蓄える）反応を起こす場合が知られている。但し、酸化チタン等は、紫外光照射下において触媒活性を示すが、可視光のみでは触媒活性が低下する。このため、紫外線が微弱な場合は、可視光応答型光触媒を用いることが好ましい。可視光応答型光触媒としては、例えば、酸化チタン結晶の酸素サイトの一部を窒素原子で置換した酸窒化チタン（Ｔｉ−Ｏ−Ｎ）を含む酸化チタンが挙げられる。
【００７５】
（光触媒の担持）
本実施の形態において、光触媒は、通常、以下の手順により多孔質炭化ケイ素構造体に担持される。即ち、上述した多孔質炭化ケイ素構造体を、二酸化チタン（ＴｉＯ２）等の光触媒を含有するスラリー（ＴｉＯ２スラリー）に浸漬し、乾燥後、大気中において１００℃〜８００℃程度の温度で焼成する。尚、ＴｉＯ２スラリーの分散媒として水を使用する。
【００７６】
本実施の形態では、ＴｉＯ２スラリーには、例えば、ポリビニルアルコールの水溶液中に二酸化チタン（ＴｉＯ２）等を添加、所定の粘度に調整する。ポリビニルアルコールはＴｉＯ２を炭素繊維の表面に固定する結着剤としても有用である。
【００７７】
ＴｉＯ２スラリー中の二酸化チタン（ＴｉＯ２）の濃度は特に限定されないが、本実施の形態では、多孔質炭化ケイ素構造体に担持した際に、チタン（Ｔｉ）と炭素（Ｃ）のモル比（Ｔｉ／Ｃ）が０．１〜２の範囲内になるように調製されている。
【００７８】
本実施の形態において、光触媒フィルター２１,２１ａ,２１１を構成する光触媒の担持体として多孔質炭化ケイ素構造体は、それ自身がフィルターとしての構造を有し、被清浄流体の空気と接触しやすい性質を備えている。また、多孔質構造を有することにより、表面積が大きくなる。このため、空気に含まれる有機物を多孔質構造の表面で捕捉し分解する処理効率が高まると考えられる。
また、多孔質炭化ケイ素構造体は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）が炭素繊維の表面に止まることにより、光触媒が担体表面に安定的に固定された光触媒フィルター２１,２１ａ,２１１を得ることができる。
【００７９】
以上詳述した通り、本実施の形態が適用される空気清浄機１,１ａ,１ｂは、光触媒が担体表面に安定的に固定された光触媒フィルター２１,２１ａ,２１１を備え、かつ、光触媒フィルター２１,２１ａ,２１１の交換が容易である。
【符号の説明】
【００８０】
１,１ａ…空気清浄機、１０,１０１…筐体、１０ａ,１０１ａ…天面部、１０ｂ,１０１ｂ…底面部、１０ｃ,１０１ｃ…第１の長側面部、１０ｄ,１０１ｄ…第２の長側面部、１０ｅ,１０１ｅ…第１の短側面部、１０ｆ,１０１ｆ…第２の短側面部、１１,１１１…空気流入部、１２,１２１…空気排気部、１２ａ,１１２…プレフィルター、２０,２０ａ,２０１…フィルターカートリッジ、２１,２１ａ,２１１…光触媒フィルター、２２,２２ａ,２２１…フィルターケース、２３，２３ａ…フィルター係止部、２４，２４１…フィルター収納部、３０,３０１…ファン、３１,３１１,５３,５３１,６１,６１１…接続コード、４０,４０１…除塵フィルター、４１,４１１…フィルター保護枠、４２,４２１…濾材シート、５０,５０１…紫外線照射手段、５１,５１１…ＬＥＤランプ、５２…スタンド、５２１…取り付け基板、６０,６０１…動作インジケータ、７０…電源コネクト部、８０…電源システム、８１,８３…電源コード、８２…コネクタａ、８４…コネクタｂ、９０…ＡＣ電源、９１…電源スイッチ、９２…マイクロＵＳＢコネクト部、９３…ゴム脚
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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